WO2014001143A2 - Test method and test stand for detecting noise, vibration, and harshness emissions (nvh) of a motor unit - Google Patents

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WO2014001143A2
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shaft
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borne sound
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Thorsten Lilienkamp
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Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
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    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations

Definitions

  • NSH Emissions
  • the invention is based on a test method for detecting noise vibration
  • Harshness emissions of an aggregate in which a shaft of the aggregate is set in rotation and a structure-borne sound measurement on the aggregate is carried out by means of sensors of the test bench. It is known from the state of the art to subject aggregates in the form of internal combustion engines to a noise vibration harshness test (NVH test) after manufacture and prior to assembly in a motor vehicle in a test stand in order to determine the noise level. and vibration behavior of the engine assembly to assess whether the unit is, for example, functional and has been assembled error-free.
  • NSH test noise vibration harshness test
  • a shaft of the unit to be tested is rotated to simulate the normal operating state of the unit.
  • the structure-borne noise measurement is carried out. Waiting until the stabilization phase is achieved ensures that the oil pressure in the unit has built up and all lubrication points in the unit are supplied with oil before the structure-borne noise measurement is started, since before the stabilization phase is reached, a multiplicity of of additional noise in the unit occur, which are not attributable to unwanted and usually detected errors in the unit, but only to lack of lubrication of individual bearings in the start-up phase of the unit.
  • a test method for detecting noise vibration harshness emissions of an aggregate by means of a test stand wherein a shaft of the unit is set in rotation and a structure-borne noise measurement is carried out on the unit by means of sensors of the test bench and further wherein the structure-borne sound measurement is performed before the unit has reached a stable operating condition.
  • the test method according to the invention has the advantage that a structure-borne sound measurement is carried out before the unit has reached its stable operating state, so that errors that can only be detected in the unstable state of the unit via structure-borne noise measurements can be found by means of the structure-borne noise measurement performed .
  • a structure-borne sound measurement is carried out before the unit has reached its stable operating state, so that errors that can only be detected in the unstable state of the unit via structure-borne noise measurements can be found by means of the structure-borne noise measurement performed .
  • Such errors may be, for example, a missing spring in the chain tensioner of an internal combustion engine or non-latching camshaft adjuster.
  • the test method according to the invention thus makes it possible to find errors which are not detectable in the test methods known from the prior art.
  • the test quality is thereby considerably increased.
  • the unit is preferably an internal combustion engine whose crankshaft represents the shaft in the sense of the claim wording.
  • the unit comprises only a transmission or the like.
  • a stable operating state in the sense of the present invention is in particular a state in which an oil pressure which is typical for the conventional use of the unit has set in the unit. In particular, such an oil pressure is achieved in the stable operating state that all lubrication points are reliably supplied with oil.
  • the engine oil has reached its operating pressure in the stable operating state, while in the unstable state, the pressure of the engine oil is still rising continuously.
  • the stable operating state of an internal combustion engine is achieved, for example, when the oil has reached a pressure of at least 2 bar, preferably of at least 1, 5 bar and more preferably of at least 1 bar.
  • the structure-borne noise measurement is carried out at a rotational speed of the shaft between 10 and 2,000 rpm, preferably between 100 and 1,500 rpm, and particularly preferably between 150 and 1,000 rpm ,
  • the rotational speed of the shaft is preferably measured during the structure-borne noise measurement.
  • the shaft is rotated by means of a drive of the test stand.
  • the NVH detection when testing an internal combustion engine in the so-called cold test can be performed.
  • the term cold test means that the crankshaft of the internal combustion engine is driven by means of the drive of the test stand, for example an electric motor, in order to simulate the operation of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is therefore not operated by its own power, ie by combustion of fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine does not need to be fueled.
  • the method according to the invention could alternatively also be used in a hot test in which the crankshaft of the unit is set in rotation by combustion of fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • the shaft is accelerated in a first time interval and driven at a constant speed in a second time interval. It has been shown that a particularly good detection of errors can be achieved in this way.
  • the first time interval is before or after the second time interval.
  • a structure-borne noise signal which is proportional to the structure-borne noise of the aggregate, is detected by means of an acceleration sensor arranged on the aggregate and / or a microphone is generated.
  • the acceleration sensor and / or the microphone generates a structure-borne sound signal proportional to the structure-borne noise of the unit.
  • the acceleration sensor preferably comprises a micromechanical inertial sensor which is placed directly on the outer housing of the unit.
  • the microphone is preferably arranged at a distance from the outer housing of the unit.
  • a further structure-borne sound measurement is carried out by means of the sensors of the test stand after the unit has reached a stable operating state and in particular after the engine oil has reached its operating pressure.
  • another structure-borne sound measurement in the stable state is thus advantageously carried out, so that with the method according to the invention, those errors can also be found which can only be detected in a stable state.
  • the test method according to the invention thus always provides more information than the NVH measurements known from the prior art.
  • the inventive method can be performed on existing test stands by the corresponding control, detection and analysis mechanisms are reconfigured.
  • the structure-borne noise signal generated during the structure-borne noise measurement and / or during the further structure-borne sound measurement is evaluated by means of an evaluation unit, wherein in particular a kurtosis and / or an effective value of the measured structure-borne noise signal is calculated as a function of the rotational speed of the shaft and is compared with a reference value. It has been found that the determination of the kurtosis and / or the effective value as a function of the rotational speed is a particularly good measure for the detection of errors. Preferably, both the kurtosis and the rms value are determined and compared in each case with a corresponding reference value or a reference range for a specific speed.
  • the reference values are determined in previous reference measurements on such units of the same design, which demonstrably have no defects and are within the required manufacturing tolerances.
  • the kurtosis is a measure of the momentum content of the structure-borne sound signal, while the rms value (also known as the RMS value) is a measure of the energy content.
  • test stand for detecting noise vibration harshness emissions of an aggregate, in particular by means of the method according to the invention, wherein the test stand has means for setting a shaft of the unit in rotation, and wherein sensors for performing a borne measurement are provided in and / or on the unit, wherein the test stand for performing a structure-borne noise measurement before the unit has reached a stable operating state, is configured.
  • the test stand according to the invention makes it possible to carry out a structure-borne noise measurement in the unstable state of the aggregate, so that, in contrast to the prior art, also those errors which cause only detectable noise in the unstable state, can be found in the context of structure-borne noise measurements.
  • the unit preferably comprises an internal combustion engine, wherein the shaft can be driven both by the combustion of fuel (hot test) and by an electric motor.
  • the means for displacing the shaft in rotation could, for example, either comprise fuel feed lines so that fuel can be burned in the combustion chambers of the internal combustion engine (hot test), or an external engine, in particular an electric motor, around the crankshaft of the internal combustion engine without combustion of fuel to turn in the combustion chambers of the internal combustion engine (cold test).
  • conventional NVH test benches can be upgraded to the test stand according to the invention by adapting and / or reconfiguring the corresponding control, detection and analysis mechanisms.
  • the sensors can be integrated in particular in the unit and thus be part of the unit or the sensors are part of the test apparatus and thus in particular au ßer devis the unit arranged.
  • the test stand for carrying out the structure-borne sound measurement at a rotational speed of the shaft between 10 and 2000 U / min, preferably between 100 and 1500 U / min and more preferably between 150 and 1000 U / min is configured.
  • the aggregate is in an unstable state during the structure-borne sound measurement, i. the engine oil of the internal combustion engine has not yet reached its usual operating pressure.
  • the test stand is configured such that the shaft rotates during the execution of the structure-borne sound measurement at constant speed and / or the oil pressure increases continuously.
  • the test stand has an evaluation unit for evaluating structure-borne sound signals generated by means of the sensors as part of the structure-borne noise measurement, wherein the evaluation unit calculates a kurtosis and / or an effective value of the measured structure-borne noise signal as a function of the rotational speed the wave and for comparing the kurtosis and / or the RMS value is configured with a reference value.
  • test stand according to the invention is preferably integrated in a production or assembly line for drive components of a motor vehicle.
  • Figure 1 is a schematic view of a test stand for performing a test method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates the various states of an aggregate to be tested using the test method according to the invention, as well as the times for carrying out the structure-borne sound measurements of the test method according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3a, 3b show, by way of example, analysis results which were ascertained during testing of various aggregates by means of the test method according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a test stand 1 for detecting noises.
  • the unit 2 comprises an internal combustion engine 3.
  • the test stand 1 which is for example part of a production and assembly line for drive components of a motor vehicle, equipped with the engine 3 to be tested.
  • sensors 4 of the test stand 1 are positioned by means of movable consoles 5.
  • the test bench has acceleration sensors 6, which are placed on the motor housing of the internal combustion engine 3, and a microphone 7, which is arranged above the internal combustion engine 3, on.
  • the crankshaft 8 of the internal combustion engine 3 is coupled to the rotor shaft 9 of an electric motor 10 (drive 1 1) of the test bench 1.
  • a torque measuring shaft 12 is preferably arranged between the rotor shaft 9 and the crankshaft 8.
  • the assembly of the test bench 1 and the connection of the internal combustion engine 3 is now complete.
  • further components such as the central wiring harness of the engine control unit of the internal combustion engine 3, can be connected in the test bench 1, if necessary to read out further motor data or feed necessary control data.
  • the crankshaft 8 is driven by the electric motor 10 to rotate and at a constant and comparatively low speed, i. in particular a speed less than 1000 U / min, operated.
  • this first phase see reference numeral 100 in FIG. 2
  • the breakaway torque of the internal combustion engine 3 is initially measured by means of the torque measuring shaft 12, and an initial structure-borne noise measurement is carried out by means of the sensors 4.
  • the internal combustion engine 3 is in the structure-borne sound measurement phase 100 in an unstable state, i. the oil pressure of the engine oil has not yet reached its usual operating pressure of the internal combustion engine 3.
  • gross assembly errors can be detected by means of the initial NVH.
  • Such an error is therefore not detectable in the steady state by means of NVH measurements.
  • Another such error may be, for example, the absence of a spring or the locking pin in the camshaft adjustment.
  • the camshaft adjustment between the camshaft and chain drive allows a relative movement between the sprocket and the camshaft to optimize the timing.
  • the camshaft adjustment is controlled in the steady state of the internal combustion engine via the oil pressure on both sides of the adjusting rotors of the camshaft adjustment. In the unpressurized, ie unstable state during starting of the internal combustion engine Verstellrotoren be held by spring or the locking pin in late position until the oil pressure is high enough to take over the control of Verstellrotoren. A lack of this spring or the locking pin can therefore also be detected by means of structure-borne sound measurements only in the unstable state.
  • the kurtosis and the rms value are determined, inter alia, as a function of the rotational speed of the structure-borne noise signals measured in the unstable state by means of the sensors 4 by means of an evaluation unit of the test rig 1 and in each case compared with reference values.
  • the reference values are determined in previous reference measurements on internal combustion engines 3 of the same design, which demonstrably have no such errors and are within the required manufacturing tolerances. If a deviation from the reference values is detected by the evaluation unit, which are above a certain tolerance limit, the internal combustion engine 3 is marked as "out of order” and otherwise as "in order”.
  • the kurtosis and the effective value as a function of the rotational speed are determined in an analogous manner by means of the evaluation unit in the structure-borne noise measurements of the sensors 4 and compared with further reference values and again decided as a function of the deviation from the further reference values whether the Combustion engine 3 is marked as "out of order” or as "in order".
  • the sensors 4 are subjected to a self-test in which the rotational speed is kept constant.
  • a mechanic test phase see reference numeral 500 in FIG. 2
  • the rotational speed is preferably reduced again and the mechanics of the test rig 1 are subjected to a self-test.
  • the electric motor 10 is stopped and the engine 3 is discharged from the test bench 1.
  • the test bench 1 is now ready to receive a new test specimen and to re-run the test procedure described.
  • test procedure 24 (where is 24) of the test method according to the invention and the various states of an aggregate 2 to be tested by the test method according to the invention, in this case the internal combustion engine 3, as well as the times for carrying out the structure-borne sound measurements of the test method the exemplary embodiment of the present invention, again graphically illus- trated.
  • the abscissa while the time 17 is plotted, while on the ordinate the speed is plotted.
  • the crankshaft 8 is set in rotation, the breakaway torque measurement is carried out and, in parallel thereto, initial structure-borne sound measurements are carried out.
  • the speed is increased to a constant and higher value and carried out by means of the sensors 4, the NVH structure-borne noise measurement until the oil has reached the operating pressure.
  • the structure-borne sound signals of the internal combustion engine 3 are hereby measured and evaluated accordingly.
  • NVH is measured across the ramp as well as when the oil pressure buildup speed is reached at constant speed.
  • a further structure-borne noise measurement is carried out and the noise detected during the further structure-borne noise measurement.
  • a sensor test is run at a constant speed.
  • the speed is reduced and a mechanical test is performed. Finally, the speed is reduced to zero.
  • FIGS. 3 a and 3 b show, by way of example, analysis results which were determined when checking various units by means of the test method according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • the abscissa represents the rotational speed 13 and the ordinate the kurtosis 14, while in FIG. 3b the abscissa represents the rotational speed 15 and the ordinate the effective value 16.
  • the results are based on an in-steady state structure-borne sound measurement on the cylinder head (curves 20) and on the engine block (curves 21) each of a faultless unit 2 (curves 22), and a faulty unit 2 (curves 23) of the same type. In the faulty unit 2 is missing the spring of the chain tensioner.

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Abstract

The invention relates to a test method for detecting noise, vibration, and harshness emissions of a motor unit by means of a test stand, wherein in a first method step, a shaft of the motor unit is driven by means of a drive of the test stand, and wherein in a second step, a structure-borne sound measurement is carried out on the motor unit by means of sensors of the test stand before the motor unit has reached a stable operating state.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Titel Prüfverfahren und Prüfstand zur Erfassung von Noise-Vibration-Harshness Title Test method and test bench for the detection of noise vibration harshness
Emissionen (NVH) eines Motoraggregats  Emissions (NVH) of a motor aggregate
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Prüfverfahren zur Erfassung von Noise-Vibration-The invention is based on a test method for detecting noise vibration
Harshness-Emissionen eines Aggregats, bei welchem eine Welle des Aggregats in Rotation versetzt wird und eine Körperschallmessung am Aggregat mittels Sensoren des Prüfstands durchgeführt wird. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Aggregate in Form von Verbrennungsmotoren nach der Herstellung und vor der Montage in ein Kraftfahrzeug in einem Prüfstand einer Noi- se-Vibration-Harshness-Prüfung (NVH-Prüfung) zu unterziehen, um anhand des Geräusch- und Schwingungsverhaltens des Motoraggregats zu beurteilen, ob das Aggregat beispielsweise funktionstüchtig ist und fehlerfrei montiert wurde. Harshness emissions of an aggregate, in which a shaft of the aggregate is set in rotation and a structure-borne sound measurement on the aggregate is carried out by means of sensors of the test bench. It is known from the state of the art to subject aggregates in the form of internal combustion engines to a noise vibration harshness test (NVH test) after manufacture and prior to assembly in a motor vehicle in a test stand in order to determine the noise level. and vibration behavior of the engine assembly to assess whether the unit is, for example, functional and has been assembled error-free.
Hierfür wird eine Welle des zu prüfenden Aggregats in Rotation versetzt, um den normalen Betriebszustand des Aggregats zu simulieren. Nachdem sich das Aggregat stabilisiert hat, wird die Körperschallmessung durchgeführt. Das Abwarten bis zum Erreichen der Stabilisati- onsphase dient zur Sicherstellung dahingehend, dass sich der Öldruck im Aggregat aufge- baut hat und sämtliche Schmierstellen im Aggregat mit Öl versorgt sind, bevor mit der Körperschallmessung begonnen wird, da vor dem Erreichen der Stabilisationsphase üblicherweise eine Vielzahl von zusätzlichen Störgeräuschen im Aggregat auftreten, welche nicht auf unerwünschte und üblicherweise zu detektierende Fehler im Aggregat, sondern lediglich auf mangelnde Schmierung einzelner Lagerstellen in der Anlaufphase des Aggregats zurückzu- führen sind. For this purpose, a shaft of the unit to be tested is rotated to simulate the normal operating state of the unit. After the aggregate has stabilized, the structure-borne noise measurement is carried out. Waiting until the stabilization phase is achieved ensures that the oil pressure in the unit has built up and all lubrication points in the unit are supplied with oil before the structure-borne noise measurement is started, since before the stabilization phase is reached, a multiplicity of of additional noise in the unit occur, which are not attributable to unwanted and usually detected errors in the unit, but only to lack of lubrication of individual bearings in the start-up phase of the unit.
Nachteilig an solchen bekannten Prüfverfahren ist, dass einige typische Montagefehler nicht detektierbar sind. Offenbarung der Erfindung A disadvantage of such known test methods is that some typical assembly errors are not detectable. Disclosure of the invention
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Prüfverfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welches die Detektion zusätzlicher Fehler im Aggregat ermöglicht und welches zudem einfach und schnell durchführbar, sowie kostengünstig zu implementieren ist. It is the object of the present invention to provide a test method of the type mentioned above, which enables the detection of additional errors in the unit and which is also simple and fast to implement, as well as inexpensive to implement.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Prüfverfahren zur Erfassung von Noise-Vibration- Harshness-Emissionen eines Aggregats mittels eines Prüfstands, wobei eine Welle des Aggregats in Rotation versetzt wird und eine Körperschallmessung am Aggregat mittels Sensoren des Prüfstands durchgeführt wird und wobei ferner die Körperschallmessung durchgeführt wird, bevor das Aggregat einen stabilen Betriebszustand erreicht hat. This object is achieved by a test method for detecting noise vibration harshness emissions of an aggregate by means of a test stand, wherein a shaft of the unit is set in rotation and a structure-borne noise measurement is carried out on the unit by means of sensors of the test bench and further wherein the structure-borne sound measurement is performed before the unit has reached a stable operating condition.
Das erfindungsgemäße Prüfverfahren hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass eine Körperschallmessung durchgeführt wird, bevor das Aggregat seinen stabilen Betriebszustand erreicht hat, so dass Fehler, die nur im instabilen Zustand des Aggregats über Körperschallmessungen detektierbar sind, mittels der durchgeführten Körperschallmessung aufgefunden werden können. Es hat sich für den Fachmann in überraschender und nicht zu erwartender Weise gezeigt, dass im Aggregat potentiell solche Fehler auftreten können, wel- che im instabilen Zustand trotz des Vorhandenseins einer Vielzahl von sich überlagernden Störgeräuschen (hervorgerufen beispielsweise durch mangelnde Schmierung in einigen Lagerbereichen) über Körperschallmessungen detektierbar sind und welche im späteren stabilen Zustand nicht mehr mittels Körperschallmessungen detektierbar sind. Solche Fehler können beispielsweise eine fehlende Feder im Kettenspanner eines Verbrennungsmotors oder nicht einrastende Nockenwellenversteller sein. In vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Prüfverfahren somit das Auffinden von Fehlern, welche bei den aus dem Stand der Technik bekannten Prüfverfahren nicht detektierbar sind. Die Prüfqualität wird hierdurch erheblich gesteigert. Das Aggregat ist vorzugsweise ein Verbrennungsmotor, dessen Kurbelwelle die Welle im Sinne des Anspruchswortlauts darstellt. Alternativ wäre aber auch denkbar, dass das Aggregat lediglich ein Getriebe oder dergleichen umfasst. Ein stabiler Betriebszustand im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Zustand, in welchem sich im Aggregat ein Öldruck eingestellt hat, welcher für den üblichen Gebrauch des Aggregats typisch ist. Insbesondere ist im stabilen Betriebszustand ein solcher Öldruck erreicht, dass sämtliche Schmierstellen sicher mit Öl versorgt werden. Im Falle eines Ver- brennungsmotors hat das Motoröl im stabilen Betriebszustand seinen Betriebsdruck erreicht, während im instabilen Zustand der Druck des Motoröls noch kontinuierlich ansteigt. Der stabile Betriebszustand eines Verbrennungsmotos ist beispielsweise erreicht, wenn das Öl einen Druck von wenigstens 2 bar, bevorzugt von wenigstens 1 ,5 bar und besonders bevorzugt von wenigstens 1 bar erreicht hat. Compared with the prior art, the test method according to the invention has the advantage that a structure-borne sound measurement is carried out before the unit has reached its stable operating state, so that errors that can only be detected in the unstable state of the unit via structure-borne noise measurements can be found by means of the structure-borne noise measurement performed , Surprisingly and unexpectedly, it has been shown to those skilled in the art that potentially such errors can occur in the unit, which in the unstable state, despite the presence of a large number of superimposed interfering noises (caused, for example, by lack of lubrication in some storage areas) Structure-borne noise measurements are detectable and which are no longer detectable in the later stable state by means of structure-borne noise measurements. Such errors may be, for example, a missing spring in the chain tensioner of an internal combustion engine or non-latching camshaft adjuster. Advantageously, the test method according to the invention thus makes it possible to find errors which are not detectable in the test methods known from the prior art. The test quality is thereby considerably increased. The unit is preferably an internal combustion engine whose crankshaft represents the shaft in the sense of the claim wording. Alternatively, it would also be conceivable that the unit comprises only a transmission or the like. A stable operating state in the sense of the present invention is in particular a state in which an oil pressure which is typical for the conventional use of the unit has set in the unit. In particular, such an oil pressure is achieved in the stable operating state that all lubrication points are reliably supplied with oil. In the case of a combustion engine, the engine oil has reached its operating pressure in the stable operating state, while in the unstable state, the pressure of the engine oil is still rising continuously. The stable operating state of an internal combustion engine is achieved, for example, when the oil has reached a pressure of at least 2 bar, preferably of at least 1, 5 bar and more preferably of at least 1 bar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Körperschallmessung bei einer Drehzahl der Welle zwischen 10 und 2.000 U/min, bevorzugt zwischen 100 und 1 .500 U/min und besonders bevorzugt zwischen 150 und 1 .000 U/min durchgeführt wird. In vorteilhafter Weise ist bei diesen Drehzahlen insbesondere der Betriebsdruck des Motoröls noch nicht erreicht, so dass sicher davon ausgegangen werden kann, dass sich das Aggregat noch im instabilen Zustand befindet und eine Körperschall- messung zum Auffinden von nur im instabilem Zustand zu detektierenden Fehlern sinnvoll ist. Zur Überwachung, dass sich die Welle des Aggregats auch tatsächlich im richtigen Drehzahlbereich befindet, wird während der Körperschallmessung die Drehzahl der Welle vorzugsweise gemessen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Welle mittels eines Antriebs des Prüfstands in Rotation versetzt wird. In vorteilhafter Weise kann somit die NVH-Erfassung beim Prüfen eines Verbrennungsmotors im sogenannten Kalttest durchgeführt werden. Der Begriff Kalttest bedeutet, dass die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mittels des Antriebs des Prüfstands, beispielsweise ein Elektromotor, angetrieben wird, um den Betrieb des Verbrennungsmotors zu simulieren. Der Verbrennungsmotor wird folglich nicht aus eigener Kraft, d.h. durch Verbrennung von Kraftstoff in den Brennräumen des Verbrennungsmotors betrieben. Der Verbrennungsmotor muss somit nicht mit Kraftstoff gespeist werden. Hierdurch verkürzen sich vorteilhafterweise die Bestückungszeiten beim Bestücken des Prüfstands mit dem zu prüfenden Verbrennungsmotor, da beispielsweise keine Kraftstoff leitungen oder Abgasabführleitungen angeschlossen an den Verbrennungsmotor angeschlossen werden müssen. Grundsätzlich könnte das erfindungsgemäße Verfahren alternativ aber auch in einem Heißtest angewendet werden, in welchem die Kurbelwelle des Aggregats durch eine Verbrennung von Kraftstoff in den Brennräumen des Verbrennungsmotors in Rotation versetzt wird. Vorzugsweise wird während der Körper- Schallmessung die Welle in einem ersten Zeitintervall beschleunigt und in einem zweiten Zeitintervall mit einer konstanten Drehzahl angetrieben. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine besonders gute Detektion von Fehlern zu erzielen ist. Das erste Zeitintervall liegt zeitlich vor oder nach dem zweiten Zeitintervall. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass zur Körperschallmessung ein dem Körperschall des Aggregats proportionales Körperschallsignal mittels eines am Aggregat angeordneten Beschleunigungssensors und/oder eines Mikrofons erzeugt wird. In vorteilhafter Weise erzeugt der Beschleunigungssensor und/oder das Mikrofon ein dem Körperschall des Aggregats proportionales Körperschallsignal. Der Beschleunigungssensor umfasst vorzugsweise einen mikromechanischen Iner- tialsensor, welcher unmittelbar auf das Au ßengehäuse des Aggregats platziert wird. Das Mikrophon wird vorzugsweise vom Au ßengehäuse des Aggregats beabstandet angeordnet. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the structure-borne noise measurement is carried out at a rotational speed of the shaft between 10 and 2,000 rpm, preferably between 100 and 1,500 rpm, and particularly preferably between 150 and 1,000 rpm , In an advantageous manner, in particular the operating pressure of the engine oil has not yet been reached at these speeds, so that it can be safely assumed that the unit is still in an unstable state and a structure-borne sound measurement makes sense for detecting errors that are only to be detected in the unstable state , To monitor that the shaft of the unit is actually in the correct speed range, the rotational speed of the shaft is preferably measured during the structure-borne noise measurement. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the shaft is rotated by means of a drive of the test stand. Advantageously, therefore, the NVH detection when testing an internal combustion engine in the so-called cold test can be performed. The term cold test means that the crankshaft of the internal combustion engine is driven by means of the drive of the test stand, for example an electric motor, in order to simulate the operation of the internal combustion engine. The internal combustion engine is therefore not operated by its own power, ie by combustion of fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine. The internal combustion engine does not need to be fueled. As a result, advantageously shorten the assembly times when equipping the test bed with the engine to be tested, for example, no fuel lines or Abgasabführleitungen must be connected to the engine connected. In principle, however, the method according to the invention could alternatively also be used in a hot test in which the crankshaft of the unit is set in rotation by combustion of fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine. Preferably, during the body sound measurement, the shaft is accelerated in a first time interval and driven at a constant speed in a second time interval. It has been shown that a particularly good detection of errors can be achieved in this way. The first time interval is before or after the second time interval. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that for structure-borne noise measurement, a structure-borne noise signal, which is proportional to the structure-borne noise of the aggregate, is detected by means of an acceleration sensor arranged on the aggregate and / or a microphone is generated. Advantageously, the acceleration sensor and / or the microphone generates a structure-borne sound signal proportional to the structure-borne noise of the unit. The acceleration sensor preferably comprises a micromechanical inertial sensor which is placed directly on the outer housing of the unit. The microphone is preferably arranged at a distance from the outer housing of the unit.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass eine weitere Körperschallmessung mittels der Sensoren des Prüfstands durchgeführt wird, nachdem das Aggregat einen stabilen Betriebszustand erreicht hat und insbesondere nachdem das Motoröl seinen Betriebsdruck erreicht hat. In vorteilhafter Weise wird somit neben der im instabilen Zustand durchgeführten Körperschallmessung auch noch eine weitere Körperschallmessung im stabilen Zustand durchgeführt, so dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch solche Fehler auffindbar sind, die nur im stabilen Zustand detektier- bar sind. Das erfindungsgemäße Prüfverfahren liefert somit stets mehr Informationen als die aus dem Stand der Technik bekannten NVH-Messungen. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren auf bereits vorhandenen Prüfständen durchgeführt werden, indem die entsprechenden Steuerungs-, Detektions- und Analysemechanismen umkonfiguriert werden. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that a further structure-borne sound measurement is carried out by means of the sensors of the test stand after the unit has reached a stable operating state and in particular after the engine oil has reached its operating pressure. In addition to the structure-borne sound measurement carried out in the unstable state, another structure-borne sound measurement in the stable state is thus advantageously carried out, so that with the method according to the invention, those errors can also be found which can only be detected in a stable state. The test method according to the invention thus always provides more information than the NVH measurements known from the prior art. In addition, the inventive method can be performed on existing test stands by the corresponding control, detection and analysis mechanisms are reconfigured.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das während der Körperschallmessung und/oder während der weiteren Körperschallmessung erzeugte Körperschallsignal mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei insbesondere eine Kurtosis und/oder ein Effektivwert des gemessenen Körperschallsignals als Funktion der Drehzahl der Welle berechnet und mit einem Referenzwert verglichen wird. Es hat sich gezeigt, dass die Bestimmung der Kurtosis und/oder des Effektivwertes in Ab- hängigkeit der Drehzahl ein besonders gutes Maß zur Detektion von Fehlern ist. Vorzugsweise werden sowohl die Kurtosis, als auch der Effektivwert bestimmt und jeweils mit einem entsprechenden Referenzwert oder einem Referenzbereich für eine bestimmte Drehzahl verglichen. Die Referenzwerte werden in vorhergehenden Referenzmessungen an solchen Aggregaten gleicher Bauart bestimmt, die nachweislich keine Fehler aufweisen und sich in- nerhalb der geforderten Fertigungstoleranzen befinden. Die Kurtosis ist dabei ein Maß für den Impulsgehalt des Körperschallsignals, während der Effektivwert (auch als RMS-Wert bezeichnet) ein Maß für den Energiegehalt ist. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the structure-borne noise signal generated during the structure-borne noise measurement and / or during the further structure-borne sound measurement is evaluated by means of an evaluation unit, wherein in particular a kurtosis and / or an effective value of the measured structure-borne noise signal is calculated as a function of the rotational speed of the shaft and is compared with a reference value. It has been found that the determination of the kurtosis and / or the effective value as a function of the rotational speed is a particularly good measure for the detection of errors. Preferably, both the kurtosis and the rms value are determined and compared in each case with a corresponding reference value or a reference range for a specific speed. The reference values are determined in previous reference measurements on such units of the same design, which demonstrably have no defects and are within the required manufacturing tolerances. The kurtosis is a measure of the momentum content of the structure-borne sound signal, while the rms value (also known as the RMS value) is a measure of the energy content.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfstand zur Erfassung von Noise-Vibration-Harshness-Emissionen eines Aggregats, insbesondere mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei der Prüfstand Mittel aufweist, um eine Welle des Aggregats in Rotation zu versetzen, und wobei Sensoren zur Durchführung einer Körperschall- messung im und/oder am Aggregat vorgesehen sind, wobei der Prüfstand zur Durchführung einer Körperschallmessung, bevor das Aggregat einen stabilen Betriebszustand erreicht hat, konfiguriert ist. In vorteilhafter Weise ermöglicht der erfindungsgemäße Prüfstand die Durchführung einer Körperschallmessung im instabilen Zustand des Aggregats, so dass im Unterschied zum Stand der Technik auch solche Fehler, die nur im instabilen Zustand detektierbare Geräusche verursachen, im Rahmen der Körperschallmessungen aufgefunden werden können. Das Aggregat umfasst vorzugsweise einen Verbrennungsmotor, wobei die Welle sowohl durch die Verbrennung von Kraftstoff (Heißtest) als auch durch einen Elektromotor angetrieben werden kann. Die Mittel zum Versetzen der Welle in Rotation könnten beispielsweise entweder Kraftstoffzuleitungen umfassen, damit Kraftstoff in den Brennräumen des Verbrennungsmotors verbrannt werden kann (Heißtest), oder einen externen Motor, insbesondere einen Elektromotor, umfassen, um die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ohne Verbren- nung von Kraftstoff in den Brennräumen des Verbrennungsmotors zu drehen (Kalttest). Vorteilhafterweise können konventionelle NVH-Prüfstände in den erfindungsgemäßen Prüfstand aufgerüstet werden, indem die entsprechenden Steuerungs-, Detektions- und Analysemechanismen adaptiert und/oder neu konfiguriert werden. Die Sensoren können insbesondere in das Aggregat integriert und somit Teil des Aggregats sein oder die Sensoren sind Teil der Prüfvorrichtung und somit insbesondere au ßerhalb des Aggregats angeordnet. Another object of the present invention is a test stand for detecting noise vibration harshness emissions of an aggregate, in particular by means of the method according to the invention, wherein the test stand has means for setting a shaft of the unit in rotation, and wherein sensors for performing a borne measurement are provided in and / or on the unit, wherein the test stand for performing a structure-borne noise measurement before the unit has reached a stable operating state, is configured. Advantageously, the test stand according to the invention makes it possible to carry out a structure-borne noise measurement in the unstable state of the aggregate, so that, in contrast to the prior art, also those errors which cause only detectable noise in the unstable state, can be found in the context of structure-borne noise measurements. The unit preferably comprises an internal combustion engine, wherein the shaft can be driven both by the combustion of fuel (hot test) and by an electric motor. The means for displacing the shaft in rotation could, for example, either comprise fuel feed lines so that fuel can be burned in the combustion chambers of the internal combustion engine (hot test), or an external engine, in particular an electric motor, around the crankshaft of the internal combustion engine without combustion of fuel to turn in the combustion chambers of the internal combustion engine (cold test). Advantageously, conventional NVH test benches can be upgraded to the test stand according to the invention by adapting and / or reconfiguring the corresponding control, detection and analysis mechanisms. The sensors can be integrated in particular in the unit and thus be part of the unit or the sensors are part of the test apparatus and thus in particular au ßerhalb the unit arranged.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Prüfstand zur Durchführung der Körperschallmessung bei einer Drehzahl der Welle zwischen 10 und 2000 U/min, bevorzugt zwischen 100 und 1500 U/min und besonders be- vorzugt zwischen 150 und 1000 U/min konfiguriert ist. In vorteilhafter Weise ist somit sichergestellt, dass sich das Aggregat während der Körperschallmessung im instabilen Zustand befindet, d.h. das Motoröl des Verbrennungsmotors hat noch nicht seinen üblichen Betriebsdruck erreicht. Vorzugsweist ist der Prüfstand derart konfiguriert, dass die Welle während der Durchführung der Körperschallmessung mit konstanter Drehzahl dreht und/oder der Öldruck kontinuierlich steigt. According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the test stand for carrying out the structure-borne sound measurement at a rotational speed of the shaft between 10 and 2000 U / min, preferably between 100 and 1500 U / min and more preferably between 150 and 1000 U / min is configured. Advantageously, it is thus ensured that the aggregate is in an unstable state during the structure-borne sound measurement, i. the engine oil of the internal combustion engine has not yet reached its usual operating pressure. Preferably, the test stand is configured such that the shaft rotates during the execution of the structure-borne sound measurement at constant speed and / or the oil pressure increases continuously.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Prüfstand eine Auswerteeinheit zur Auswertung von mittels der Sensoren im Rahmen der Körperschallmessung erzeugten Körperschallsignale aufweist, wobei die Auswer- teeinheit zur Berechnung einer Kurtosis und/oder eines Effektivwertes des gemessenen Körperschallsignals als Funktion der Drehzahl der Welle und zum Vergleichen der Kurtosis und/oder des Effektivwertes mit einem Referenzwert konfiguriert ist. Hierdurch wird in einfa- eher und schneller Weise eine Aussage über die Funktionsfähigkeit bzw. die Qualität des Aggregats getroffen, ohne dass es rechenaufwändiger Analysemethoden bedarf. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the test stand has an evaluation unit for evaluating structure-borne sound signals generated by means of the sensors as part of the structure-borne noise measurement, wherein the evaluation unit calculates a kurtosis and / or an effective value of the measured structure-borne noise signal as a function of the rotational speed the wave and for comparing the kurtosis and / or the RMS value is configured with a reference value. This will result in rather quickly and easily made a statement about the functionality and the quality of the unit, without the need for computationally expensive analysis methods.
Der erfindungsgemäße Prüfstand ist vorzugsweise in eine Herstellung- bzw. Montagestraße für Antriebskomponenten eines Kraftfahrzeugs integriert. The test stand according to the invention is preferably integrated in a production or assembly line for drive components of a motor vehicle.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausfüh- rungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the essential idea of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Prüfstands zur Durchführung eines Prüfverfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Brief Description of the Drawings Figure 1 is a schematic view of a test stand for performing a test method according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figur 2 illustriert die verschiedenen Zustände eines mit dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren zu prüfenden Aggregats, sowie die Zeitpunkte für die Durchführung der Körperschallmessungen des Prüfverfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Figur 3a, 3b zeigen beispielhaft Analyseergebnisse, welche beim Überprüfen verschiedener Aggregate mittels des Prüfverfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermittelt wurden. Ausführungsformen der Erfindung FIG. 2 illustrates the various states of an aggregate to be tested using the test method according to the invention, as well as the times for carrying out the structure-borne sound measurements of the test method according to the exemplary embodiment of the present invention. FIGS. 3a, 3b show, by way of example, analysis results which were ascertained during testing of various aggregates by means of the test method according to the exemplary embodiment of the present invention. Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines Prüfstands 1 zur Erfassung von Noise-In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case. FIG. 1 shows a schematic view of a test stand 1 for detecting noises.
Vibration-Harshness-Emissionen eines Aggregats 2 illustriert, mittels welchem ein Prüfverfahrens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchge- führt wird. Im vorliegenden Beispiel umfasst das Aggregat 2 einen Verbrennungsmotor 3. Zunächst wird der Prüfstand 1 , welcher beispielsweise Teil einer Herstellungs- und Montagestraße für Antriebskomponenten eines Kraftfahrzeugs ist, mit dem zu prüfenden Verbrennungsmotor 3 bestückt. Anschließend werden Sensoren 4 des Prüfstands 1 mittels verfahr- baren Konsolen 5 positioniert. Im vorliegenden Beispiel weist der Prüfstand Beschleunigungssensoren 6, welcher auf dem Motorgehäuse des Verbrennungsmotors 3 platziert werden, sowie ein Mikrofon 7, welches oberhalb des Verbrennungsmotors 3 angeordnet ist, auf. Darüber hinaus wird die Kurbelwelle 8 des Verbrennungsmotors 3 mit der Rotorwelle 9 eines Elektromotors 10 (Antrieb 1 1 ) des Prüfstandes 1 gekoppelt. Zwischen der Rotorwelle 9 und der Kurbelwelle 8 ist vorzugsweise eine Drehmomentmesswelle 12 angeordnet. Die Bestückung des Prüfstands 1 und das Anschließen des Verbrennungsmotors 3 ist nun abgeschlossen. Für den Fachmann versteht sich von selbst, dass natürlich weitere Komponenten, wie beispielsweise der zentrale Kabelstrang des Motorsteuergeräts des Verbrennungsmotors 3, im Prüfstand 1 angeschlossen werden können, um gegebenenfalls weitere Motordaten auszulesen oder notwendige Steuerdaten einzuspeisen. Illustrated vibration-harshness emissions of an aggregate 2, by means of which a test method according to an exemplary embodiment of the present invention is carried out. leads. In the present example, the unit 2 comprises an internal combustion engine 3. First, the test stand 1, which is for example part of a production and assembly line for drive components of a motor vehicle, equipped with the engine 3 to be tested. Subsequently, sensors 4 of the test stand 1 are positioned by means of movable consoles 5. In the present example, the test bench has acceleration sensors 6, which are placed on the motor housing of the internal combustion engine 3, and a microphone 7, which is arranged above the internal combustion engine 3, on. In addition, the crankshaft 8 of the internal combustion engine 3 is coupled to the rotor shaft 9 of an electric motor 10 (drive 1 1) of the test bench 1. Between the rotor shaft 9 and the crankshaft 8, a torque measuring shaft 12 is preferably arranged. The assembly of the test bench 1 and the connection of the internal combustion engine 3 is now complete. For the expert, it goes without saying that, of course, further components, such as the central wiring harness of the engine control unit of the internal combustion engine 3, can be connected in the test bench 1, if necessary to read out further motor data or feed necessary control data.
Anschließend wird die Kurbelwelle 8 mittels des Elektromotors 10 zu einer Rotation angetrieben und mit einer konstanten und vergleichsweise niedrigen Drehzahl, d.h. insbesondere eine Drehzahl kleiner als 1000 U/min, betrieben. In dieser ersten Phase (siehe Bezugszei- chen 100 in Figur 2) wird zunächst mittels der Drehmomentmesswelle 12 das Losbrechmoment des Verbrennungsmotors 3 gemessen, sowie eine initiale Körperschallmessung mittels der Sensoren 4 durchgeführt. Der Verbrennungsmotor 3 befindet sich in der Körperschall- messphase 100 in einem instabilen Zustand, d.h. der Öldruck des Motoröls hat noch nicht seinen im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 3 üblichen Betriebsdruck erreicht. In die- ser ersten Phase 100 können grobe Montagefehler mittels der initialen NVH-Subsequently, the crankshaft 8 is driven by the electric motor 10 to rotate and at a constant and comparatively low speed, i. in particular a speed less than 1000 U / min, operated. In this first phase (see reference numeral 100 in FIG. 2), the breakaway torque of the internal combustion engine 3 is initially measured by means of the torque measuring shaft 12, and an initial structure-borne noise measurement is carried out by means of the sensors 4. The internal combustion engine 3 is in the structure-borne sound measurement phase 100 in an unstable state, i. the oil pressure of the engine oil has not yet reached its usual operating pressure of the internal combustion engine 3. In this first phase 100, gross assembly errors can be detected by means of the initial NVH.
Körperschallmessung gefunden werden. Hierbei handelt es sich typischerweise um Fehler die zu Kollisionen verschiedener Motorkomponenten führen können und einfach über eine Pegelanalyse detektiert werden können. Nach Durchlaufen der ersten Phase 100 wird die Drehzahl gesteigert, so dass eine beschleunigte Öldruckaufbauphase eingeleitet wird (siehe Bezugszeichen 200 in Figur 2). Die Kurbelwelle 8 wird vorzugsweise mit einer höheren konstanten Drehzahl angetrieben. Der Verbrennungsmotor 3 befindet sich aber immer noch in einem instabilen Zustand, d.h. der Öldruck des Motoröls hat noch nicht seinen im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 3 üblichen Betriebsdruck erreicht. In dieser Ölaufbauphase 200 wird eine NVH-Structure-borne noise measurement can be found. These are typically errors that can lead to collisions of various engine components and can be easily detected by level analysis. After passing through the first phase 100, the speed is increased, so that an accelerated oil pressure build-up phase is initiated (see reference numeral 200 in Figure 2). The crankshaft 8 is preferably driven at a higher constant speed. However, the engine 3 is still in an unstable state, i. the oil pressure of the engine oil has not yet reached its usual operating pressure of the internal combustion engine 3. In this oil construction phase 200, an NVH
Körperschallmessung durchgeführt, wobei anhand der von den Sensoren 4 erzeugten Körperschallsignale potentiell vorhandene (Montage-) Fehler des Verbrennungsmotors 3 detek- tiert werden, welche in einem sich später ausbildenden stabilen Zustand des Verbrennungsmotors 3, in welchem das Motoröl aufgrund der Rotationsbewegung seinen üblichen Betriebsdruck erreicht hat, nicht mehr detektierbar sind. Solche Fehler können beispielsweise eine fehlende Feder im Kettenspanner (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors 1 sein, wodurch im instabilen Zustand ein Rasseln der nicht ausreichend gespannten Kette hervorgerufen wird, während im stabilen Zustand der Kettenspanner durch den Öldruck gespannt wird und somit die fehlende Feder nicht mehr zu Abweichungen im Geräusch- und Schwingungsverhaltens des Verbrennungsmotor 3 aufgrund von Kettenrasseln führen kann. Ein solcher Fehler ist daher im stabilen Zustand mittels NVH- Messungen nicht detektierbar. Ein anderer solcher Fehler kann beispielsweise das Fehlen einer Feder oder des Verriegelungspins in der Nockenwellenverstellung sein. Die Nockenwellenverstellung zwischen Nockenwelle und Kettenantrieb erlaubt eine Relativbewegung zwischen Kettenrad und Nockenwelle zur Optimierung der Steuerzeiten. Die Nockenwellen- Verstellung wird im stabilen Zustand des Verbrennungsmotors über den Öldruck auf beiden Seiten der Verstellrotoren der Nockenwellenverstellung geregelt. Im drucklosen, d.h. instabilen Zustand während des Startens des Verbrennungsmotors werden die Verstellrotoren durch Feder bzw. den Verriegelungspin in Spätstellung gehalten, bis der Öldruck groß genug wird, um die Regelung der Verstellrotoren zu übernehmen. Ein Fehlen dieser Feder bzw. des Verriegelungspins kann daher mittels Körperschallmessungen ebenfalls nur im instabilen Zustand detektiert werden. Structure-borne sound measurement carried out, wherein based on the structure-borne sound signals generated by the sensors 4 potentially existing (assembly) error of the internal combustion engine 3 Detek- be, which are no longer detectable in a later forming stable state of the internal combustion engine 3, in which the engine oil has reached its usual operating pressure due to the rotational movement. Such errors may be, for example, a missing spring in the chain tensioner (not shown) of the internal combustion engine 1, whereby rattling of the insufficiently tensioned chain is caused in the unstable state, while in the stable state of the chain tensioner is tensioned by the oil pressure and thus no longer the missing spring can lead to deviations in the noise and vibration behavior of the internal combustion engine 3 due to chain rattling. Such an error is therefore not detectable in the steady state by means of NVH measurements. Another such error may be, for example, the absence of a spring or the locking pin in the camshaft adjustment. The camshaft adjustment between the camshaft and chain drive allows a relative movement between the sprocket and the camshaft to optimize the timing. The camshaft adjustment is controlled in the steady state of the internal combustion engine via the oil pressure on both sides of the adjusting rotors of the camshaft adjustment. In the unpressurized, ie unstable state during starting of the internal combustion engine Verstellrotoren be held by spring or the locking pin in late position until the oil pressure is high enough to take over the control of Verstellrotoren. A lack of this spring or the locking pin can therefore also be detected by means of structure-borne sound measurements only in the unstable state.
Zur Detektion solcher Fehler werden mittels einer Auswerteeinheit des Prüfstandes 1 die Kurtosis und der Effektivwert unter anderem als Funktion der Drehzahl der im instabilen Zu- stand mittels der Sensoren 4 gemessenen Körperschallsignale bestimmt und jeweils mit Referenzwerten verglichen. Die Referenzwerte werden in vorhergehenden Referenzmessungen an Verbrennungsmotoren 3 gleicher Bauart bestimmt, die nachweislich keine derartigen Fehler aufweisen und sich innerhalb der geforderten Fertigungstoleranzen befinden. Wenn von der Auswerteeinheit eine Abweichung von den Referenzwerten detektiert wird, welche über einer bestimmten Toleranzgrenze liegen, wird der Verbrennungsmotor 3 als„nicht in Ordnung" und andernfalls als„in Ordnung" markiert. Wenn ein Verbrennungsmotor 3 an dieser Stelle bereits als„nicht in Ordnung" erkannt wird, wird die Prüfung insbesondere sofort abgebrochen. Nachdem der Öldruck seinen Betriebsdruck erreicht hat, befindet sich der Verbrennungsmotor 3 im stabilen Zustand, d.h. sämtliche Schmierstellen des Verbrennungsmotors 3 werden ausreichend mit Öl versorgt. In der daraufhin eingeleiteten weiteren Körperschallmessphase (siehe Bezugszeichen 300 in Figur 2) wird nun die Drehzahl des Verbrennungsmotors 3 kontinuierlich gesteigert und gleichzeitig mittels der Sensoren 4 eine weitere Körperschallmessung durchgeführt, welche zur Detektion von solchen Fehlern vorgesehen ist, welche lediglich im stabilen Zustand detektierbar sind. In den im Rahmen der weiteren Körperschallmes- sung erfassten Körperschallsignalen der Sensoren 4 werden in analoger Weise mittels der Auswerteeinheit die Kurtosis und der Effektivwert als Funktion der Drehzahl bestimmt und mit weiteren Referenzwerten verglichen und in Abhängigkeit der Abweichung von den weiteren Referenzwerten erneut entschieden, ob der Verbrennungsmotor 3 als„nicht in Ordnung" oder als„in Ordnung" markiert wird. To detect such errors, the kurtosis and the rms value are determined, inter alia, as a function of the rotational speed of the structure-borne noise signals measured in the unstable state by means of the sensors 4 by means of an evaluation unit of the test rig 1 and in each case compared with reference values. The reference values are determined in previous reference measurements on internal combustion engines 3 of the same design, which demonstrably have no such errors and are within the required manufacturing tolerances. If a deviation from the reference values is detected by the evaluation unit, which are above a certain tolerance limit, the internal combustion engine 3 is marked as "out of order" and otherwise as "in order". If an internal combustion engine 3 is already recognized as "out of order" at this point, the test is aborted in particular immediately after the oil pressure has reached its operating pressure, the internal combustion engine 3 is in a stable state, ie all lubrication points of the internal combustion engine 3 are sufficient Oil supplied. In the ensuing further structure-borne noise measurement phase (see reference numeral 300 in Figure 2), the speed of the internal combustion engine 3 is now continuously increased and simultaneously carried out by means of the sensors 4, a further structure-borne noise measurement, which is provided for the detection of such errors, which are detectable only in the steady state. The kurtosis and the effective value as a function of the rotational speed are determined in an analogous manner by means of the evaluation unit in the structure-borne noise measurements of the sensors 4 and compared with further reference values and again decided as a function of the deviation from the further reference values whether the Combustion engine 3 is marked as "out of order" or as "in order".
In einer optionalen anschließenden Selbsttestphase (siehe Bezugszeichen 400 in Figur 2) werden die Sensoren 4 einem Selbsttest unterzogen, in welchem die Drehzahl konstant gehalten wird. Danach wird in einer Mechaniktestphase (siehe Bezugszeichen 500 in Figur 2) vorzugsweise die Drehzahl wieder reduziert und die Mechanik des Prüfstandes 1 einem Selbsttest unterzogen. Abschließend wird der Elektromotor 10 gestoppt und der Verbrennungsmotor 3 wird aus dem Prüfstand 1 entladen. Der Prüfstand 1 ist nun bereit zur Aufnahme eines neuen Prüflings und zum erneuten Durchlaufen der beschriebenen Prüfprozedur. In Figur 2 sind zur Veranschaulichung der Prüfablauf 24 (wo ist 24 zu finden?) des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens und die verschiedenen Zustände eines mit dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren zu prüfenden Aggregats 2, hier der Verbrennungsmotor 3, sowie die Zeitpunkte für die Durchführung der Körperschallmessungen des Prüfverfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, nochmals graphisch illus- triert. Auf der Abszisse ist dabei die Zeit 17 aufgetragen, während auf der Ordinate die Drehzahl aufgetragen ist. In an optional subsequent self-test phase (see reference numeral 400 in FIG. 2), the sensors 4 are subjected to a self-test in which the rotational speed is kept constant. Thereafter, in a mechanic test phase (see reference numeral 500 in FIG. 2), the rotational speed is preferably reduced again and the mechanics of the test rig 1 are subjected to a self-test. Finally, the electric motor 10 is stopped and the engine 3 is discharged from the test bench 1. The test bench 1 is now ready to receive a new test specimen and to re-run the test procedure described. 2 shows by way of illustration the test procedure 24 (where is 24) of the test method according to the invention and the various states of an aggregate 2 to be tested by the test method according to the invention, in this case the internal combustion engine 3, as well as the times for carrying out the structure-borne sound measurements of the test method the exemplary embodiment of the present invention, again graphically illus- trated. On the abscissa while the time 17 is plotted, while on the ordinate the speed is plotted.
In der Körperschallmessphase 100 wird die Kurbelwelle 8 in Rotation versetzt, die Losbrechmomentmessung durchgeführt und parallel dazu initiale Körperschallmessungen durchgeführt. In der Öldruckaufbauphase 200 wird die Drehzahl auf einen konstanten und höheren Wert gesteigert und mittels der Sensoren 4 die NVH-Körperschallmessung durchgeführt, bis das Öl den Betriebsdruck erreicht hat. Die Körperschallsignale des Verbrennungsmotors 3 werden hierbei gemessen und entsprechend ausgewertet. In der Drehzahlrampe von der Losbrechmomentmessung zur Öldruckaufbaudrehzahl wird NVH über die Rampe gemessen, als auch bei Erreichen der Öldruckaufbaudrehzahl bei konstanter Geschwindigkeit. In der nachfolgenden weiteren Körperschallmessphase 300 wird eine weitere Körperschallmessung durchgeführt und die im Rahmen der weiteren Körperschallmessung erfass- ten Körperschallsignale ausgewertet. In der anschließenden Selbsttestphase 400 wird ein Sensortest bei konstanter Drehzahl durchlaufen. Nachfolgend wird im Rahmen der Mechaniktestphase 500 die Drehzahl reduziert und ein Mechaniktest durchgeführt. Abschließend wird die Drehzahl auf null reduziert. In the structure-borne noise measuring phase 100, the crankshaft 8 is set in rotation, the breakaway torque measurement is carried out and, in parallel thereto, initial structure-borne sound measurements are carried out. In the oil pressure build-up phase 200, the speed is increased to a constant and higher value and carried out by means of the sensors 4, the NVH structure-borne noise measurement until the oil has reached the operating pressure. The structure-borne sound signals of the internal combustion engine 3 are hereby measured and evaluated accordingly. In the speed ramp from the breakaway torque measurement to the oil pressure buildup speed, NVH is measured across the ramp as well as when the oil pressure buildup speed is reached at constant speed. In the following further structure-borne sound measurement phase 300, a further structure-borne noise measurement is carried out and the noise detected during the further structure-borne noise measurement. th structure-borne noise signals evaluated. In the subsequent self-test phase 400, a sensor test is run at a constant speed. Subsequently, as part of the mechanical test phase 500, the speed is reduced and a mechanical test is performed. Finally, the speed is reduced to zero.
In Figur 3a und 3b sind beispielhaft Analyseergebnisse dargestellt, welche beim Überprüfen verschiedener Aggregate mittels des Prüfverfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermittelt wurden. In Figur 3a ist auf der Abszisse die Drehzahl 13 und auf der Ordinate die Kurtosis 14 aufgetragen, während in Figur 3b auf der Abs- zisse die Drehzahl 15 und auf der Ordinate der Effektivwert 16 aufgetragen ist. Die Ergebnisse basieren auf einer im instabilen Zustand durchgeführten Körperschallmessung am Zylinderkopf (Kurven 20) und am Motorblock (Kurven 21 ) jeweils eines fehlerfreien Aggregats 2 (Kurven 22), sowie eines fehlerbehafteten Aggregats 2 (Kurven 23) gleicher Bauart. Bei dem fehlerbehafteten Aggregat 2 fehlt die Feder des Kettenspanners. Es ist zu sehen, dass die beiden Kurven 23 des fehlerbehafteten Aggregats 2 deutlich oberhalb der zugeordneten Kurven 22 des fehlerfreien Aggregats 2 angeordnet sind. Bei den Messungen am Zylinderkopf sind die Abweichungen am deutlichsten. Die fehlende Feder am Kettenspanner ist mittels der im instabilen Zustand durchgeführten Körperschallmessung somit deutlich zu detek- tieren. FIGS. 3 a and 3 b show, by way of example, analysis results which were determined when checking various units by means of the test method according to the exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 3a, the abscissa represents the rotational speed 13 and the ordinate the kurtosis 14, while in FIG. 3b the abscissa represents the rotational speed 15 and the ordinate the effective value 16. The results are based on an in-steady state structure-borne sound measurement on the cylinder head (curves 20) and on the engine block (curves 21) each of a faultless unit 2 (curves 22), and a faulty unit 2 (curves 23) of the same type. In the faulty unit 2 is missing the spring of the chain tensioner. It can be seen that the two curves 23 of the faulty unit 2 are arranged clearly above the associated curves 22 of the faultless unit 2. In the measurements on the cylinder head, the deviations are the clearest. The missing spring on the chain tensioner is thus clearly detectable by means of the structure-borne sound measurement carried out in the unstable state.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Prüfstand 1 test bench
2 Aggregat  2 aggregate
3 Verbrennungsmotor  3 internal combustion engine
4 Sensor  4 sensor
5 Konsole  5 console
6 Beschleunigungssensor  6 acceleration sensor
7 Mikrofon  7 microphone
8 Kurbelwelle  8 crankshaft
9 Rotorwelle  9 rotor shaft
10 Elektromotor  10 electric motor
1 1 Antrieb  1 1 drive
12 Drehmomentmesswelle  12 torque measuring shaft
13 Drehzahl  13 speed
14 Kurtosis  14 kurtosis
15 Drehzahl  15 speed
16 Effektivwert  16 rms value
17 Zeit  17 time
20 Zylinderkopf-Kurven  20 cylinder head curves
21 Motorblock-Kurven  21 engine block curves
22 Kurven fehlerfreier Aggregate 22 curves of faultless units
23 Kurven fehlerbehafteter Aggregate23 curves of faulty aggregates
24 Prüfablauf 24 test procedure
100 Körperschallmessphase  100 structure-borne noise measurement phase
200 Öldruckaufbauphase  200 oil pressure build-up phase
300 Weitere Körperschallmessphase 300 Further structure-borne noise measurement phase
400 Selbsttestphase 400 self-test phase
500 Mechaniktestphase  500 mechanics test phase

Claims

Prüfverfahren zur Erfassung von Noise-Vibration-Harshness-Emissionen eines Aggregats (2), insbesondere eines Verbrennungsmotors, mittels eines Prüfstands (1 ), wobei eine Welle (8) des Aggregats (2) in Rotation versetzt wird und eine Körperschallmessung am Aggregat (2) mittels Sensoren (4) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Körperschallmessung durchgeführt wird, bevor das Aggregat (2) einen stabilen Betriebszustand erreicht hat.  Test method for detecting noise vibration harshness emissions of an aggregate (2), in particular an internal combustion engine, by means of a test stand (1), wherein a shaft (8) of the unit (2) is set in rotation and a structure-borne noise measurement on the unit (2 ) is carried out by means of sensors (4), characterized in that the structure-borne sound measurement is carried out before the unit (2) has reached a stable operating state.
Prüfverfahren nach Anspruch 1 , wobei die Körperschallmessung durchgeführt wird, bevor ein Motoröl des Aggregats (2) seinen Betriebsdruck erreicht hat. Test method according to claim 1, wherein the structure-borne sound measurement is carried out before an engine oil of the unit (2) has reached its operating pressure.
Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Körperschallmessung bei einer Drehzahl (13, 15) der Welle (8) zwischen 10 und 2.000 U/min, bevorzugt zwischen 100 und 1 .500 U/min und besonders bevorzugt zwischen 150 und 1 .000 U/min durchgeführt wird. Test method according to one of claims 1 or 2, wherein the structure-borne sound measurement at a rotational speed (13, 15) of the shaft (8) between 10 and 2,000 rpm, preferably between 100 and 1, 500 rev / min and more preferably between 150 and 1 .000 U / min is performed.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während der Körperschallmessung die Drehzahl (13, 15) der Welle (8) gemessen wird. Test method according to one of the preceding claims, wherein during the structure-borne noise measurement, the rotational speed (13, 15) of the shaft (8) is measured.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Welle (8) mittels eines Antriebs (1 1 ) des Prüfstands (1 ) in Rotation versetzt wird, wobei während der Körperschallmessung die Welle (8) in einem ersten Zeitintervall beschleunigt und in einem zweiten Zeitintervall mit einer konstanten Drehzahl (13, 15) angetrieben wird. Test method according to one of the preceding claims, wherein the shaft (8) by means of a drive (1 1) of the test stand (1) is set in rotation, wherein during the structure-borne sound measurement, the shaft (8) accelerated in a first time interval and in a second time interval with a constant speed (13, 15) is driven.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Körperschallmessung ein dem Körperschall des Aggregats (2) proportionales Körperschallsignal mittels eines am Aggregat (2) angeordneten Beschleunigungssensors (6) und/oder eines Mikrofons (7) erzeugt wird. Test method according to one of the preceding claims, wherein a structure-borne sound measurement of the structure-borne noise of the unit (2) proportional to the structure-borne sound signal by means of an aggregate (2) arranged acceleration sensor (6) and / or a microphone (7) is generated.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine weitere Körperschallmessung mittels der Sensoren (4) durchgeführt wird, nachdem das Aggregat (2) einen stabilen Betriebszustand erreicht hat und insbesondere nachdem das Motoröl seinen Betriebsdruck erreicht hat. Test method according to one of the preceding claims, wherein a further structure-borne sound measurement by means of the sensors (4) is carried out after the unit (2) has reached a stable operating condition and in particular after the engine oil has reached its operating pressure.
Prüfverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das während der Körperschallmessung und/oder während der weiteren Körperschallmessung erzeugte Körperschallsignal mittels einer Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei insbesondere eine Kurtosis und/oder ein Effektivwert des gemessenen Körperschallsignals als Funktion der Drehzahl (13, 15) der Welle (8) berechnet und mit einem Referenzwert verglichen wird. Test method according to one of the preceding claims, wherein the generated during the structure-borne noise measurement and / or during the further structure-borne noise measurement Structure-borne noise signal is evaluated by means of an evaluation unit, in particular a kurtosis and / or an effective value of the measured structure-borne sound signal as a function of the rotational speed (13, 15) of the shaft (8) is calculated and compared with a reference value.
9. Prüfstand (1 ) zur Erfassung von Noise-Vibration-Harshness-Emissionen eines Aggregats (2), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prüfstand (1 ) Mittel aufweist, um eine Welle (8) des Aggregats (2) in Rotation zu versetzen, und wobei Sensoren zur Durchführung einer Körperschallmessung im und/oder am Aggregat (2) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstand (1 ) zur Durchführung einer Körperschallmessung, bevor das Aggregat (2) einen stabilen Betriebszustand erreicht hat, konfiguriert ist. 9. test stand (1) for detecting noise vibration harshness emissions of an aggregate (2), in particular by means of a method according to one of the preceding claims, wherein the test stand (1) comprises means to a shaft (8) of the unit ( 2) in rotation, and wherein sensors for carrying out a structure-borne noise measurement in and / or on the unit (2) are provided, characterized in that the test stand (1) for performing a structure-borne sound measurement before the unit (2) reaches a stable operating condition has, is configured.
10. Prüfstand (1 ) nach Anspruch 9, wobei der Prüfstand (1 ) zur Durchführung der Körperschallmessung bei einer Drehzahl (13, 15) der Welle (8) zwischen 10 und 2000 U/min, bevorzugt zwischen 100 und 1500 U/min und besonders bevorzugt zwischen 150 und 1000 U/min konfiguriert ist. 10. Test stand (1) according to claim 9, wherein the test stand (1) for carrying out the structure-borne sound measurement at a speed (13, 15) of the shaft (8) between 10 and 2000 U / min, preferably between 100 and 1500 U / min and more preferably between 150 and 1000 rpm is configured.
1 1 . Prüfstand (1 ) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der Prüfstand (1 ) einen Antrieb (1 1 ) zum aktiven Antreiben der Welle (8) aufweist, wobei der Prüfstand (1 ) zum Antreiben der Welle (8) mit konstanter Drehzahl (13, 15) während der Durchführung der Körperschallmessung konfiguriert ist. 1 1. Test bench (1) according to one of claims 9 or 10, wherein the test stand (1) has a drive (1 1) for actively driving the shaft (8), wherein the test stand (1) for driving the shaft (8) at a constant speed (13, 15) is configured while performing the structure-borne sound measurement.
12. Prüfstand (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , wobei der Prüfstand (1 ) eine Auswerteeinheit zur Auswertung von mittels der Sensoren (4) erzeugten Körperschallsignale aufweist, wobei die Auswerteeinheit zur Berechnung einer Kurtosis und/oder eines Effektivwertes des gemessenen Körperschallsignals als Funktion der Drehzahl (13, 15) der Welle (8) und zum Vergleichen der Kurtosis und/oder des Effektivwertes mit einem Referenzwert konfiguriert ist. 12. test stand (1) according to any one of claims 9 to 1 1, wherein the test stand (1) comprises an evaluation unit for the evaluation of by means of the sensors (4) generated structure-borne sound signals, wherein the evaluation unit for calculating a kurtosis and / or an effective value of the measured Structure-borne sound signal as a function of the rotational speed (13, 15) of the shaft (8) and for comparing the kurtosis and / or the effective value is configured with a reference value.
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